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  第8章 液压基本回路-2
       8.2 速度控制回路

  速度控制回路有调速回路、快速运动回路和速度换接回路三大类。

  对任何液压传动系统来说,调速回路都是它的核心。这种回路可通过事先调整或工作中自动调节来改变执行元件的运动速度,但是它的主要功能却是在传递动力(功率)。

  调速回路的调速特性、机械特性和功率特性基本决定了其所在液压系统的性质。

  调速回路分类:

  按其使系统执行元件调速方式不同,分成无级变速型调速回路,和有级变速型调速回路两类。

  无级变速型调速回路又包含:节流调速回路、容积调速回路和容积节流调速回路三小类。

    8.2.1 节流调速回路

 1、原理:是通过改变回路中流量控制元件(节流阀和调速阀)通流截面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量,以调节其运动速度。

 2、分类:根据流量阀在回路中位置不同,分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速回路。

 3、进油节流调速

  特点:这种回路使用定量泵并且必须并联一个溢流阀,这些回路中压力经溢流阀调定后,基本保持恒定,回路中液压缸的输入流量由节流阀调节,而定量泵输出的多余油液经溢流阀排回油箱,这是此类回路能正常工作的必要条件。

     

 (1)速度负载特性:是指所驱动的液压缸的速度和外负载之间的关系。

   对上图中的液压缸来说:

      

   联立以上3式,得:

    

   式中:--液压泵出口处压力;--液压缸进口处压力;

         --节流阀通流截面积。K、m—节流阀的系数、指数。

  特点:

  图中曲线越陡,说明刚性越差

  所以此回路在轻载、低速时速度刚度高,但功率损失大,效率低。

 (2)最大承载力:当节流阀压差Δp为0时,活塞停止,此时,

     

 (3)回路功率和效率

   泵输出功率:

  输入液压缸的功率:

  功率损失:

      

           

           

  功率损失分为2部分:

 一部分是溢流损失:

 一部分是节流损失:

 回路效率:

  由于存在两种功率损失,回路效率较低。

 4、回油节流调速

        

 (1)速度负载特性:

  对上图的液压缸来说:

     

  回油节流调速和进油节流调速的速度负载特性和速度刚性基本相同。

 (2)最大承载力:和进油节流调速的相同:

        

 (3)功率和效率(和进油节流调速相同)

    泵输出功率:

   输入液压缸的功率:

   功率损失:

       

            

  功率损失分为2部分:

  一部分是溢流损失:

  一部分是节流损失:

  回路效率:

  由于存在两种功率损失,回路效率较低,比进油节流调速还低。

 5、进、回油路节流调速回路比较

  进、回油路节流调速回路在速度负载特性、承载能力和效率等方面性能是相同的,差别如下:

 (1)、承受负值负载能力

  所谓负值负载就是负载作用力方向和执行元件运动方向相同。进油路节流调速回路不能承受负值负载。如果要使其承受负值负载,就得在回油路上加背压阀,使执行元件在承受负值负载时,其进油腔内的压力不致下降到零,以免液体“拉断”。

 (2) 停车后的起动性能

  回油路节流调速回路中,若停车时间较长,液压缸回油腔中要漏掉部分油液,形成空隙。重新启动时,液压泵全部流量进入液压缸,使活塞以较快的速度前冲一段距离,直到消除回油腔中的空隙并形成背压为止。这种启动时的前冲现象可能损坏机件。而在进油路节流调速回路中,有节流阀调节,前冲很小。

 (3) 实现压力控制的方便性

  进油路节流调速回路中,进油腔压力随负载而变化,利用此变化,方便实现压力控制;

  而回油路节流调速回路中,一般不能这样控制。

 (4) 油液发热对泄漏的影响

   回油路节流调速回路中,油液流经节流阀时产生能量损失并且发热,然后回油箱,通过油箱散热冷却后再重新进入泵和液压缸;而在进油路节流调速回路中,经节流阀后发热的油液直接进入液压缸,对液压缸泄漏影响较大,从而影响速度的稳定性。

 (5) 运动平稳

   在回油路节流调速回路中,液压缸回油腔的背压与运动速度的平方成正比,是一种阻尼力。阻尼力不但有限速作用,且对运动部件的振动有抑制作用,有利于提高执行元件的运动平稳性。因此,就低速平稳性而言,回油路调速优于进油路调速,回油路节流调速的最低稳定速度较进油路调速低。

  一般用进油路调速,并在回油路上加背压阀。

  6. 旁油路节流调速回路

     

 (1)速度-外负载的关系

      

  该回路常用于高速重载的场合。

 (2)功率特性

  泵输出功率:

  输入液压缸的功率:

  功率损失:

     

  即功率损失只有节流损失,故比进、回油节流阀调速回路的功率损失小。

   总之,旁油路节流调速回路宜用负载变化不大,运动平稳性要求不高;速度较高,负载较大的场合,即功率较大的场合,但不能承受“负方”向的载荷。

 7、节流调速回路工作性能的改进

  使用普通节流阀的调速回路,机械特性都较软,即负载变化时对速度有影响,改进的措施可采用调速阀或旁通型节流阀,如下图所示,它们都能使节流阀处的工作压差在负载变化时基本不变。

    

                                                            [编著:曾保国]

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